1、IC封裝工藝簡介摘要:IC封裝具有機械支撐，電氣連接，物理保護，外場屏蔽，應力緩和，散熱防潮，尺寸過渡，規格化和標準化等多種功能國外國內對IC封裝認識都經歷了漫長的歷程。關鍵詞：封裝 框架 尺寸 注塑 檢查引言：目前，IC封裝已成為整個微電子產業的瓶頸，我國是一個IC應用大國，但由于多年來工業基礎薄弱及投資嚴重不足和分散，在IC封裝方面技術特別落后，總體水平落后發達國家和地區15年以上 由于裸芯片電路設計的細小化，加之客戶對芯片封裝體輕、小、短、薄”的要求，開發出高效、精密、工藝性好、長壽命的封裝模具具有重大的意義本課題“IC封裝關鍵技術研究及其應用”來源于企業生產實際，是企業在進行周密的市場

2、調研之后作出的重大抉擇本文主要研究如下一些內容 一、對現行塑封模具裝置進行了分析和結構優化 二、新舊模具生產的芯片關鍵尺寸精度對比試驗及其數據統計分析處理 三、研究了常見的塑封缺陷及成型條件關鍵參數的優化選擇 四、開發設計了高效、精密、節能的多缸超多模腔塑封模具 在對模具裝置的優化改造過程中，著重力求提高模具的定位精度、模腔的位置精度及其上、下模腔間的相對位置精度,從而達到提高芯片的PKG在引線框架上的位置精度及上、下PKG的相對位置精度的目的利用新材料提高了模座壓縮強度和斷熱效果同時也優化和改善了頂出機構與注射桿構造 新模具裝置試制成功后，為了能夠詳細地了解新模具系統所生產的芯片封裝體的精度

3、等級，本文利用試驗，對由新、舊模具裝置而生產的芯片封裝體的關鍵尺寸進行統計分析.通過對比來檢驗新模具系統的精度提高情況找出關鍵尺寸的分布規律，可為實際生產控制提供一定的指導幫助，并有助于生產計劃的制定 對所有的塑封產品，塑封成形缺陷總是普遍存在的，而且很難完全消除塑封成形缺陷現象主要有氣泡、金線漂移、未充填、溢料等塑封成形的質量主要由三個方面因素決定1模具2塑封料性能3成形條件本文在分析熱固性樹脂特性和塑封成型條件的基礎上，對內部和表面氣泡、金線漂移等常見的缺陷現象進行了研究 模具是芯片生產的重要工藝設備之一模具以其特定的形狀通過一定方式使原料成型芯片質量的優劣及生產效率的高低，模具因素約占8

4、0超多模腔封裝模具對降低生產成本、提高效率、進行大批量生產等都具有重要意義本文根據客戶的要求利用先進技術開發設計了高效、精密、節能的多缸超多模腔塑封模具 本課題的研究為在實際的生產過程中選擇經濟、有效、實用的工藝設備及成形參數提供了科學依據。1.IC Package （IC的封裝形式）1.1Package-封裝體：指芯片（Die）和不同類型的框架（L/F）和塑封料（EMC）形成的不同外形的封裝體。 IC Package種類很多，可以按以下標準分類：按封裝材料劃分為：金屬封裝、陶瓷封裝、塑料封裝按照和PCB板連接方式分為：PTH封裝和SMT封裝1.2按照封裝外型可分為：SOT、SOIC、TSSO

5、P、QFN、QFP、BGA、CSP等；1.3按封裝材料劃分為：金屬封裝主要用于軍工或航天技術，無商業化產品；陶瓷封裝優于金屬封裝，也用于軍事產品，占少量商業化市場；塑料封裝用于消費電子，因為其成本低，工藝簡單，可靠性高而占有絕大部分的市場份額。1.4按與PCB板的連接方式劃分為：PTH-Pin Through Hole, 通孔式；SMT-Surface Mount Technology，表面貼裝式。目前市面上大部分IC均采為SMT式的按封裝外型可分為：SOT 、QFN 、SOIC、TSSOP、QFP、BGA、CSP等。1.5決定封裝形式的兩個關鍵因素：封裝效率。芯片面積/封裝面積，盡量接近1:

6、1；引腳數。引腳數越多，越高級，但是工藝難度也相應增加；其中，CSP由于采用了Flip Chip技術和裸片封裝，達到了芯片面積/封裝面積=1:1，為目前最高級的技術。QFNQuad Flat No-lead Package 四方無引腳扁平封裝SOICSmall Outline IC 小外形IC封裝TSSOPThin Small Shrink Outline Package 薄小外形封裝QFPQuad Flat Package 四方引腳扁平式封裝BGABall Grid Array Package 球柵陣列式封裝IC Package Structure（IC結構圖）CSPChip Scale P

7、ackage 芯片尺寸級封裝 2.Raw Material in Assembly(封裝原材料)2.1【Wafer】晶圓 2.2【Lead Frame】引線框架引線框架提供電路連接和Die的固定作用；主要材料為銅，會在上面進行鍍銀、NiPdAu等材料；L/F的制程有Etch和Stamp兩種；易氧化，存放于氮氣柜中，濕度小 于40%RH;除了BGA和CSP外，其他Package都會采用Lead Frame，BGA采用的是Substrate。2.3【Gold Wire】焊接金線實現芯片和外部引線框架的電性和物理連接；金線采用的是99.99%的高純度金；同時，出于成本考慮，目前有采用銅線和鋁線工藝的

8、。優點是成本降低，同時工藝難度加大，良率降低；線徑決定可傳導的電流；0.8mil，1.0mil，1.3mils，1.5mils和2.0mils2.4【Mold Compound】塑封料/環氧樹脂主要成分為：環氧樹脂及各種添加劑（固化劑，改性劑，脫模劑，染色劑，阻燃劑等）；主要功能為：在熔融狀態下將Die和Lead Frame包裹起來，提供物理和電氣保護，防止外界干擾；存放條件：零下5°保存，常溫下需回溫24小時；2.5【Epoxy】銀漿成分為環氧樹脂填充金屬粉末（Ag）；有三個作用：將Die固定在Die Pad上；散熱作用，導電作用；-50°以下存放，使用之前回溫24小時封

9、裝工藝流程圖3.FOL Front of Line前段工藝4.FOL Back Grinding背面減薄將從晶圓廠出來的Wafer進行背面研磨，來減薄晶圓達到封裝需要的厚度（8mils10mils）；磨片時，需要在正面（Active Area）貼膠帶保護電路區域同時研磨背面。研磨之后，去除膠帶，測量厚度；5.FOL Wafer Saw晶圓切割將晶圓粘貼在藍膜（Mylar）上，使得即使被切割開后，不會散落；通過Saw Blade將整Wafer切割成一個個獨立的Dice，方便后面的Die Attach等工序；Wafer Wash主要清洗Saw時候產生的各種粉塵，清潔Wafer。 6.FOL 2nd

10、 Optical Inspection二光檢查主要是針對Wafer Saw之后在顯微鏡下進行Wafer的外觀檢查，是否有出現廢品。7.FOL Die Attach 芯片粘接芯片拾取過程：1、Ejector Pin從wafer下方的Mylar頂起芯片，使之便于脫離藍膜；2、Collect/Pick up head從上方吸起芯片，完成從Wafer 到L/F的運輸過程；3、Collect以一定的力將芯片Bond在點有銀漿的L/F的Pad上，具體位置可控；4、Bond Head Resolution：X-0.2um；Y-0.5um；Z-1.25um；5、Bond Head Speed：1.3m/s；8

11、.FOL Epoxy Cure 銀漿固化銀漿固化：175°C，1個小時；N2環境，防止氧化。9.FOL Wire Bonding 引線焊接Capillary：陶瓷劈刀。W/B工藝中最核心的一個Bonding Tool，內部為空心，中間穿上金線，并分別在芯片的Pad和Lead Frame的Lead上形成第一和第二焊點。EFO：打火桿。用于在形成第一焊點時的燒球。打火桿打火形成高溫，將外露于Capillary前端的金線高溫熔化成球形，以便在Pad上形成第一焊點（Bond Ball）。Bond Ball：第一焊點。指金線在Cap的作用下，在Pad上形成的焊接點，一般為一個球形。Wedge：

12、第二焊點。指金線在Cap的作用下，在Lead Frame上形成的焊接點，一般為月牙形（或者魚尾形）。W/B四要素：壓力（Force）、超聲（USG Power）、時間（Time）、溫度（Temperature）。10.FOL 3rd Optical Inspection三光檢查檢查Die Attach和Wire Bond之后有無各種廢品11.EOL Molding（注塑）EMC（塑封料）為黑色塊狀，低溫存儲，使用前需先回溫。其特性為：在高溫下先處于熔融狀態，然后會逐漸硬化，最終成型。Molding參數：Molding Temp：175185°C；Clamp Pressure：3000

13、4000N； Transfer Pressure：10001500Psi；Transfer Time：515s； Cure Time：60120s。12.EOL Laser Mark（激光打字）在產品（Package）的正面或者背面激光刻字。內容有：產品名稱，生產日期，生產批次等。13.EOL Post Mold Cure（模后固化）用于Molding后塑封料的固化，保護IC內部結構，消除內部應力。Cure Temp：175+/-5°C；Cure Time：8Hrs14.EOL De-flash（去溢料）目的：De-flash的目的在于去除Molding后在管體周圍Lead之間多余的

14、溢料； 方法：弱酸浸泡，高壓水沖洗；15.EOL Plating（電鍍）利用金屬和化學的方法，在Leadframe的表面鍍上一層鍍層，以防止外界環境的影響（潮濕和熱）。并且使元器件在PCB板上容易焊接及提高導電性。電鍍一般有兩種類型：Pb-Free：無鉛電鍍，采用的是>99.95%的高純 度的錫（Tin），為目前普遍采用的技術，符合Rohs的要求；Tin-Lead：鉛錫合金。Tin占85%，Lead占15%，由于不符合Rohs，目前基本被淘汰；晶須，又叫Whisker，是指錫在長時間的潮濕環境和溫度變化環境下生長出的一種須狀晶體，可能導致產品引腳的短路。目的： 讓無鉛電鍍后的產品在高溫下烘烤一段時間，目的在于消除電鍍層潛在的晶須生長（Whisker Growth）的問題;條件： 150+/-5C; 2Hrs；EOL Trim&Form（切筋成